高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題八課件（打包4套）[新人教版].zip

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考點(diǎn)1 對洛倫茲力的理解 重點(diǎn)歸納1 分析洛倫茲力要注意以下幾點(diǎn) 1 判斷洛倫茲力的方向要注意區(qū)分正 負(fù)電荷 2 洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動方向而變化 3 運(yùn)動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用 4 洛倫茲力一定不做功 2 洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 1 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 二者是相同性質(zhì)的力 都是磁場力 2 安培力可以做功 而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功 3 洛倫茲力與電場力的比較 典例剖析例1 2014年北京海淀區(qū)期末 如圖8 2 3所示 在赤道處 將一小球向東水平拋出 落地點(diǎn)為a 給小球帶上電荷后 仍以原 來的速度拋出 考慮地磁場的影響 下列說法正確的是 A 無論小球帶何種電荷 小球仍會落在a點(diǎn)B 無論小球帶何種電荷 小球下落時(shí)間都會延長 圖8 2 3 C 若小球帶負(fù)電荷 小球會落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D 若小球帶正電荷 小球會落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn) 解析 地磁場在赤道上空水平由南向北 從南向北觀察 如果小球帶正電荷 則洛倫茲力斜向右上方 該洛倫茲力在豎直向上和水平向右方向均有分力 因此 小球落地時(shí)間會變長 水平位移會變大 同理 若小球帶負(fù)電 則小球落地時(shí)間會變短 水平位移會變小 故D正確 答案 D 備考策略 對于洛倫茲力 應(yīng)該理解以下幾點(diǎn) 1 洛倫茲力與電荷的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān) 2 洛倫茲力與電荷運(yùn)動的速度方向垂直 因此洛倫茲力只改變電荷運(yùn)動的速度方向 而不改變速度大小 即洛倫茲力對電荷是不做功的 3 洛倫茲力與安培力的關(guān)系 洛倫茲力是安培力的微觀原因 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 考點(diǎn)練透 1 2015年重慶卷改編 如圖8 2 4所示 曲線a b c d 向里 以下判斷可能正確的是 A a b為 粒子的徑跡B a b為 粒子的徑跡C c d為 粒子的徑跡D c d為 粒子的徑跡 圖8 2 4 解析 是中性粒子 在磁場中不偏轉(zhuǎn) 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 粒子為氫核 帶正電 由左手定則知受向上的洛倫茲力 向上偏轉(zhuǎn) 故選項(xiàng)A C錯(cuò)誤 粒子是帶負(fù)電的電子 應(yīng)向下偏轉(zhuǎn) 選項(xiàng)D正確 答案 D 2 多選 如圖8 2 5所示 空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動 從C點(diǎn)離開區(qū)域 如果將磁場撤去 其他條件不變 則粒子從B點(diǎn)離開場區(qū) 如果將電場撤去 其他條件不變 則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場區(qū) 已知BC CD 設(shè)粒子在上述三種情況下 從A到B 從A到C和從A到D所用的時(shí)間分別是t1 t2和t3 離開三點(diǎn)時(shí)的動能分別是Ek1 Ek2 Ek3 粒 子重力忽略不計(jì) 以下關(guān)系正確的是 圖8 2 5 A t1 t2 t3B t1 t2 t3C Ek1 Ek2 Ek3D Ek1 Ek2 Ek3解析 當(dāng)電場 磁場同時(shí)存在時(shí) 粒子做勻速直線運(yùn)動 此時(shí)qE qvB 當(dāng)只有電場時(shí) 粒子從B點(diǎn)射出 做類平拋運(yùn)動 由運(yùn)動的合成與分解可知 水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動 所以t1 t2 當(dāng)只有磁場時(shí) 粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動 速度大小不變 但路程變長 則t2 t3 因此A選項(xiàng)正確 粒子從B點(diǎn)射出時(shí) 電場力做正功 動能變大 故C選項(xiàng)正確 答案 AC 考點(diǎn)2 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動問題 重點(diǎn)歸納1 圓心的確定 1 基本思路 與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心 2 兩種情形 已知入射方向和出射方向時(shí) 可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線 兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖8 2 6甲所示 圖中P為入射點(diǎn) M為出射點(diǎn) 已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí) 可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線 連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn) 作其中垂線 這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖乙 P為入射點(diǎn) M為出射點(diǎn) 圖8 2 6 2 帶電粒子在不同邊界磁場中的運(yùn)動 a 直線邊界 進(jìn)出磁場具有對稱性 如圖8 2 7所示 圖8 2 7 圖8 2 8 b 平行邊界 存在臨界條件 如圖8 2 8所示 c 圓形邊界 沿徑向射入必沿徑向射出 如圖8 2 9所示 圖8 2 9 3 運(yùn)動軌跡與磁場邊界的關(guān)系 1 剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的 軌跡與邊界相切 2 當(dāng)速率v一定時(shí) 弧長越長 軌跡對應(yīng)的圓心角越大 則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時(shí)間越長 3 圓周運(yùn)動中相關(guān)的對稱規(guī)律 從同一直線邊界射入的粒子 再從這一邊界射出時(shí) 速 度與邊界的夾角相等 在圓形磁場區(qū)域內(nèi) 沿徑向射入的粒子 必沿徑向射出 4 半徑的確定用幾何知識 勾股定理 三角函數(shù)等 求出半徑大小 5 運(yùn)動時(shí)間的確定粒子在磁場中運(yùn)動一周的時(shí)間為T 當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所 6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的程序解題法 三步法 1 畫軌跡 即確定圓心 用幾何方法求半徑并畫出軌跡 2 找聯(lián)系 軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度 運(yùn)動速度相聯(lián)系 偏轉(zhuǎn)角度與圓心角 運(yùn)動時(shí)間相聯(lián)系 在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與周期相聯(lián)系 3 用規(guī)律 即利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動的規(guī)律 特別 是周期公式 半徑公式 典例剖析例2 如圖8 2 10所示 在某空間實(shí)驗(yàn)室中 有兩個(gè)靠在一起的等大的圓柱形區(qū)域 分別存在著等大 反向的勻強(qiáng)磁場 心為O1 磁場垂直紙面向里 右側(cè)區(qū)的圓心為O2 磁場垂直紙面向外 兩區(qū)域的切點(diǎn)為C 現(xiàn)有質(zhì)量m 3 2 10 26kg 帶電荷量q 1 6 10 19C的某種離子 從左側(cè)區(qū)邊緣的A點(diǎn)以速度v 1 106m s正對O1的方向垂直磁場射入 它將穿越C點(diǎn)后再從右側(cè)區(qū)穿出 求 1 該離子通過兩磁場區(qū)域所用的時(shí)間 2 離子離開右側(cè)區(qū)域的出射點(diǎn)偏離最初入射方向的側(cè)移 距離 側(cè)移距離指垂直初速度方向上移動的距離 圖8 2 10 思維點(diǎn)撥 分析帶電粒子的運(yùn)動情況是解決問題的前提 本題要結(jié)合運(yùn)動分析畫出運(yùn)動過程圖 運(yùn)用公式及平面幾何知識進(jìn)行分析討論 解 1 離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動 在左右兩區(qū)域的運(yùn)動是對稱的 如圖8 2 11所示 設(shè)軌跡半徑為R 圓周運(yùn)動的周期為T 由牛頓第二定律有 圖8 2 11 將已知量代入得 R 2m 2 在圖中過O2向AO1作垂線 聯(lián)系軌跡對稱關(guān)系知 總側(cè)移距離d 2rsin2 2m 備考策略 帶電粒子在磁場中運(yùn)動的問題實(shí)質(zhì)上就是利用磁場控制帶電粒子的運(yùn)動方向的問題 解決這類問題的關(guān)鍵是找到帶電粒子運(yùn)動軌跡的圓心 掌握通過洛倫茲力等于向心力求圓周運(yùn)動的半徑的方法 以及運(yùn)動時(shí)間與周期的關(guān)系 即時(shí)間與周期之比等于圓心角與2 之比 在解題過程中 作圖和找出幾何關(guān)系是難點(diǎn) 考點(diǎn)練透 3 2015年云南一模 如圖8 2 12所示 直線MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 電子1從磁場邊界上的a點(diǎn)垂直MN和磁場方向射入磁場 經(jīng)t1時(shí)間從b點(diǎn)離開磁場 之后 電子2也由a點(diǎn)沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場 經(jīng)t2時(shí)間從a b連線 圖8 2 12 圖D43 答案 D 4 2013年新課標(biāo)卷 如圖8 2 13 半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面 紙面 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向外 一電荷量為q q 0 質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域 射入點(diǎn)與ab的距向間的夾角為60 則粒子的速率為 不計(jì)重力 圖8 2 13 圖D44 答案 B 考點(diǎn)3帶電粒子在有界磁場中的臨界極值問題 重點(diǎn)歸納 帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動時(shí) 常常遇到穿出不穿出磁場 速度大小 時(shí)間長短等問題 這就是臨界極值問題 解決這類問題的關(guān)鍵是 尋找臨界點(diǎn) 1 尋找臨界點(diǎn)的方法 1 剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的 軌跡與邊界相切 2 當(dāng)速度v大小一定時(shí) 弧長 或弦長 越長 圓心角越大 則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時(shí)間越長 旋轉(zhuǎn)圓 3 當(dāng)速度v大小變化時(shí) 圓心角越大的 運(yùn)動時(shí)間越長 縮 放圓 2 解題方法 1 確定臨界狀態(tài) 以題目中 恰好 最大 最高 至少 等關(guān)鍵性詞語為突破口 確定臨界狀態(tài) 2 定圓心 畫軌跡 求半徑 尋找臨界極值的出現(xiàn)條件 3 利用合適的物理規(guī)律和數(shù)學(xué)方法求解 典例剖析例3 2016年黑龍江牡丹江期中 如圖8 2 14所示 在半徑為a的圓柱空間中 圖中圓為其橫截面 充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的均勻磁場 其方向平行于軸線垂直紙面向里 在圓柱空間中垂直軸線平面內(nèi)固定放置一絕緣材料制成的邊長為L 1 6a的剛性等邊三角形框架 DEF 其中心O位于圓柱的軸線上 DE 皆在圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下 發(fā)射粒子的電量皆為q q 0 質(zhì)量皆為m 但速度v有各種不同的數(shù)值 若這些粒子與三角形框架的碰撞無能量損失 不能與圓柱壁相碰 電量也無變化 且每一次碰撞時(shí)速度方向均垂直于被碰的邊 試問 1 帶電粒子經(jīng)多長時(shí)間第一次與DE邊相碰 2 帶電粒子速度v的大小取哪些數(shù)值時(shí)可使S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn) 3 這些粒子中 回到S點(diǎn)所用的最短 時(shí)間是多少 圖8 2 14 思維點(diǎn)撥 本題考查了帶電粒子在磁場中的運(yùn)動問題 解題的難點(diǎn)在于先挖掘出粒子能回到S點(diǎn)需要滿足的隱含條件以及考慮到粒子最終又回到S點(diǎn)時(shí)的多解性 解題時(shí)要畫出軌跡草圖 并能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動的基本公式進(jìn)行解答 此題有一定的難度 解 1 帶電粒子 以下簡稱粒子 從S點(diǎn)垂直于DE邊以速 而粒子要能繞過頂點(diǎn)與 DEF的邊相碰 則粒子作圓周運(yùn)動的半徑R不能太大 如圖8 2 15所示 必須有圖8 2 15 由圖中的幾何關(guān)系計(jì)算可知 考點(diǎn)練透 5 多選 2015年貴州六校聯(lián)考 如圖8 2 16所示 一束電子以大小不同的速率沿圖示方向飛入橫截面為一正方形的勻強(qiáng) 磁場區(qū) 在從ab邊離開磁場的電子中 下列判斷正確的是 A 從b點(diǎn)離開的電子速度最大B 從b點(diǎn)離開的電子在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長C 從b點(diǎn)離開的電子速度偏轉(zhuǎn)角最大D 在磁場中運(yùn)動時(shí)間相同的電子 其軌跡線 一定重合 圖8 2 16 動半徑越大 速度越大 由此可知 從b點(diǎn)離開的電子速度最大 A正確 轉(zhuǎn)過的角度越大 時(shí)間越長 B錯(cuò)誤 從a點(diǎn)射出的電子偏轉(zhuǎn)角最大 C錯(cuò)誤 在磁場中運(yùn)動時(shí)間相同的電子 由于周期相同 其偏轉(zhuǎn)角也相同 因此半徑也相同 所以其軌跡線一定重合 D正確 答案 AD 6 2015年四川卷 如圖8 2 17所示 S處有一電子源 可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子 平板MN垂直于紙面 在紙面內(nèi)的長度L 9 1cm 中點(diǎn)O與S間的距離d 4 55cm MN與SO直線的夾角為 板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2 0 10 4T 電子質(zhì)量m 9 1 10 31kg 電荷量e 1 6 10 19C 不計(jì)電子重力 電子源發(fā)射速度v 1 6 106m s的一個(gè)電子 該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l 則 圖8 2 17 A 90 時(shí) l 9 1cmB 60 時(shí) l 9 1cmC 45 時(shí) l 4 55cmD 30 時(shí) l 4 55cm 圖D45 圖D46 答案 AD 易錯(cuò)點(diǎn) 混淆運(yùn)動半徑與圓形磁場半徑 例4 如圖8 2 18所示 帶負(fù)電的粒子垂直磁場方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域 出磁場時(shí)速度偏離原方向60 角 已知帶電粒子質(zhì)量m 3 10 20kg 電量q 1 10 13C 速度v0 1 105m s 磁場區(qū)域的半徑R 3 10 1m 不計(jì)重力 求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 圖8 2 18 錯(cuò)解分析 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動 以上沒有依據(jù)題意畫出帶電粒子的運(yùn)動軌跡圖 誤將圓形磁場的半徑當(dāng)做粒子運(yùn)動軌跡的半徑 對公式中有關(guān)物理量的物理意義不明白 正解分析 畫進(jìn) 出磁場速度的垂線交點(diǎn)O O 點(diǎn)即為粒子做圓周運(yùn)動的圓心 據(jù)此作出運(yùn)動軌跡AB 如圖8 2 19所示 圓半徑記為r 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動 洛 倫茲力提供向心力 圖8 2 19 觸類旁通 2016年山東臨邑一中月考 如圖8 2 20所示 圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場 經(jīng)過 t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場 OC與OB成60 角 現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場 不計(jì)重 力 則粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間變?yōu)?圖8 2 20 粒子將從D點(diǎn)射出 根據(jù)圖D47中幾何關(guān)系得圓弧AD所對應(yīng) 正確 圖D47 答案 B 第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 一 復(fù)合場與組合場1 復(fù)合場 共存 或其中 某兩種場共存區(qū)域 電場 磁場 重力場 2 組合場 與 各位于一定的區(qū)域內(nèi) 并不重疊 或在同一區(qū)域內(nèi) 電場 磁場分時(shí)間段或分區(qū)域交替 出現(xiàn) 電場 磁場 3 重力考慮與否分三種情況 很小 忽略 1 對于微觀粒子 如電子 質(zhì)子 離子等一般不做特殊交代就可以不計(jì)其重力 因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比 可以 而對于一些實(shí)際物體 如帶電小球 液滴 金屬塊等不做特殊交代時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮其重力 2 在題目中有明確交代的是否要考慮重力的 這種情況比較正規(guī) 也比較簡單 3 對未知的帶電粒子其重力是否可忽略又沒有明確時(shí) 可采用假設(shè)法判斷 假設(shè)重力計(jì)或者不計(jì) 結(jié)合題給條件得出的結(jié)論若與題意相符則假設(shè)正確 否則假設(shè)錯(cuò)誤 二 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的實(shí)例1 質(zhì)譜儀 1 用途 測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素 2 原理 如圖8 3 1所示 先用電場加速 再進(jìn)入磁場偏 圖8 3 1 2 回旋加速器 1 用途 產(chǎn)生大量高能量帶電粒子 2 原理 如圖8 3 2所示 電場用來對粒子加速 磁場用來使粒子回旋從而能反復(fù)加速 回旋加速器中所加交變電壓的頻率f與帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的頻率相等 回旋加速器最 度一定的情況下 回旋加速器的半徑R越大 粒子的能量就越大 圖8 3 2 3 速度選擇器 如圖8 3 3所示 圖8 3 3 1 平行板中電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來 所以叫做速度選擇器 2 帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE qvB 即v 與粒子的電性 電荷量和質(zhì)量無關(guān) 4 磁流體發(fā)電機(jī) 1 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為 電能 正 2 根據(jù)左手定則 如圖8 3 4所示的B板是發(fā)電機(jī) 極 圖8 3 4 3 磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為l 等離子體速度為v 磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則兩極板間能達(dá)到的最大電勢差U Blv 5 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)的構(gòu)造和原理 如圖8 3 5所示 一圓形 也可是其他形狀 導(dǎo)管的直徑為d 用非磁性材料制成 其中有可以導(dǎo)電的液體在管內(nèi)流動 導(dǎo)電液體中的自由電荷 正 負(fù)離子 在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn) 使a b間出現(xiàn)電勢差 當(dāng)自由電荷所受到的電場力與洛倫茲力平衡時(shí) a b間的電勢差就保持穩(wěn)定 圖8 3 5 考點(diǎn)1 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動 重點(diǎn)歸納1 在勻強(qiáng)電場 勻強(qiáng)磁場中可能的運(yùn)動性質(zhì) 2 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 的比較 續(xù)表 典例剖析 例1 2015年廣東惠州一調(diào) 如圖8 3 6所示 一電子 其重力不計(jì) 質(zhì)量為m 電荷量為e 由靜止開始 經(jīng)加速電場加速后 水平向右從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場 偏轉(zhuǎn)電場由兩塊水平平行放置的長為l 相距為d的導(dǎo)體板組成 當(dāng)兩板不帶電時(shí) 電子通過兩板之間的時(shí)間為t0 當(dāng)在兩板間加電壓為U0時(shí) 電子可射出偏轉(zhuǎn)電場 并射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 最后打在磁場右側(cè)豎直放置的熒光屏上 磁場的水平寬度為s 豎直高度足夠大 求 1 加速電場的電壓 2 電子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的側(cè)向位移 3 要使電子能垂直打在熒光屏上 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 為多大 圖8 3 6 思維點(diǎn)撥 1 根據(jù)粒子在偏轉(zhuǎn)電場中水平方向上做勻速直線運(yùn)動 求出水平速度 通過動能定理求出加速電場的電壓 2 根據(jù)電子在偏轉(zhuǎn)電場中水平方向上做勻速直線運(yùn)動 豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動 抓住等時(shí)性 結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求出側(cè)向位移 3 結(jié)合粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑 通過洛倫茲力提供向心力求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 3 設(shè)電子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí)的偏向角為 要使電子垂直打在熒光屏上 則電子在磁場中運(yùn)動半徑應(yīng)為 備考策略 粒子垂直電場方向進(jìn)入電場做類平拋運(yùn)動 首先對運(yùn)動進(jìn)行分解 在兩個(gè)分運(yùn)動上求出分位移和分速度 然后再合成來解決問題 切換 到偏轉(zhuǎn)磁場時(shí) 運(yùn)動的軌跡 性質(zhì)等發(fā)生變化 自然地 我們又把目光轉(zhuǎn)向粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動 可以根據(jù)進(jìn)出磁場的速度方向確定軌跡圓心 根據(jù)幾何關(guān)系求出軌道半徑和運(yùn)動時(shí)間 兩場區(qū) 切換 時(shí) 抓住邊界 切換 點(diǎn)的速度方向是解題的關(guān)鍵所在 考點(diǎn)練透 1 2014年大綱卷 如圖8 3 7所示 在第一象限存在勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面 xOy平面 向外 在第四象限存在勻強(qiáng)電場 方向沿x軸負(fù)向 在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行 大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子 該粒子在 d 0 點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場 不計(jì)重力 若該粒子離開電場時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為 求 圖8 3 7 1 電場強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值 2 該粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間 解 1 如圖D48所示 粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為m和q 圓周運(yùn)動的半徑為R0 由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得 圖D48 由題給條件和幾何關(guān)系可知R0 d 設(shè)電場強(qiáng)度大小為E 粒子進(jìn)入電場后沿x軸負(fù)方向的加速度大小為ax 在電場中運(yùn)動的時(shí)間為t 離開電場時(shí)沿x軸負(fù)方向的 速度大小為vx 由牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式得Eq max vx axt由于粒子在電場中做類平拋運(yùn)動 如圖 有 聯(lián)立 式得 圖8 3 8 圖D49 代入數(shù)據(jù)得U 60V故加速電壓的最小值為60V 考點(diǎn)2 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 重點(diǎn)歸納1 三種場力的特點(diǎn) 2 常用結(jié)論 1 帶電粒子在三個(gè)場共同作用下做勻速圓周運(yùn)動 必然是 電場力和重力平衡 而洛倫茲力充當(dāng)向心力 2 帶電粒子在三個(gè)場共同作用下做直線運(yùn)動 重力和電場力是恒力 它們的合力也是恒力 當(dāng)帶電粒子的速度平行于磁場時(shí) 不受洛倫茲力 因此可能做勻速運(yùn)動也可能做勻變速運(yùn)動 當(dāng)帶電粒子的速度垂直于磁場時(shí) 一定做勻速運(yùn)動 典例剖析 例2 2016年吉林長春外國語學(xué)校質(zhì)檢 如圖8 3 9所示 直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi) 在第四象限存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直xOy平面向里 電場線平行于y軸 一質(zhì)量為m 電荷量大小為q的帶負(fù)電的小球 從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出 經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場 恰能做勻速圓周運(yùn)動 最后從y軸上的N點(diǎn)沿垂直于y軸的方向離開電場和磁場 ON之間的距離為L 小球過M點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為 不計(jì)空氣阻力 重力加速度為g 求 圖8 3 9 1 電場強(qiáng)度E的大小和方向 2 小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大小 3 A點(diǎn)到x軸的高度h 思維點(diǎn)撥 由題意可知 由A點(diǎn)到M點(diǎn)小球做平拋運(yùn)動 進(jìn)入復(fù)合場后 小球所受重力和電場力平衡 洛倫茲力為小球做圓周運(yùn)動提供向心力 解 1 小球在電場 磁場中恰好做勻速圓周運(yùn)動 其所受 豎直向下 電場力的方向應(yīng)豎直向上 由于小球帶負(fù)電 則電場強(qiáng)度方向豎直向下 2 小球做勻速圓周運(yùn)動 如圖8 3 10所示 設(shè)半徑為R 由幾何關(guān)系得圖8 3 10 由速度的合成與分解知v0 vcos 由 式解得 小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供 設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動的速率為v 則有 備考策略 處理這類綜合題 應(yīng)把握以下幾點(diǎn) 1 熟悉電場力 磁場力大小的計(jì)算和方向的判別 2 熟悉帶電粒子在勻強(qiáng)電場 勻強(qiáng)磁場中的基本運(yùn)動 如加速 偏轉(zhuǎn) 勻速圓周運(yùn)動等 3 通過詳細(xì)地分析帶電體運(yùn)動的全部物理過程 找出與此過程相應(yīng)的受力情況及物理規(guī)律 遇到臨界情況或極值情況 則要全力找出出現(xiàn)此情況的條件 4 在 力學(xué)問題 中 主要應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式 動能定理 動量定理和動量守恒定律等規(guī)律來處理 考點(diǎn)練透 3 2014年福建卷 如圖8 3 11所示 某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道 管道的長為L 寬為d 高為h 上下兩面是絕緣板 前后兩側(cè)面M N是電阻可忽略的導(dǎo)體板 兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連 整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場中 管道內(nèi)始終充滿電阻率為 的導(dǎo)電液體 有大量的正 負(fù)離子 且開關(guān)閉合前后 液體在管道進(jìn) 出口兩端壓強(qiáng)差的作用下 均以恒定 速率v0沿x軸正向流動 液體所受的摩擦阻力不變 圖8 3 11 1 求開關(guān)閉合前 M N兩板間的電勢差大小U0 2 求開關(guān)閉合前后 管道兩端壓強(qiáng)差的變化 p 3 調(diào)整矩形管道的寬和高 但保持其他量和矩形管道的橫截面積S dh不變 求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應(yīng)的寬 解 1 設(shè)帶電離子所帶的電荷量為q 當(dāng)其所受的洛倫茲力與電場力平衡時(shí) U0保持恒定 有